CN113678659B - 一种基于萌芽纸的植物分根装置及植物分根培养方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于植物分根的技术领域，本发明提供了一种基于萌芽纸的植物分根装置及植物分根培养方法。本发明的基于萌芽纸的植物分根装置包括分根萌芽纸和分根培养容器。其中，分根萌芽纸包括分根虚线、易拉带和分根岔口；分根培养容器包括培养小室和固苗壁。使用本发明植物分根装置的植物分根培养方法同时适用于须根系和直根系植物，可对根系发育早期的分根处理效应进行研究，同时实现对根系形态实时的图像采集及基于软件的数据分析，能够更准确反映根系间交流情况。
Description
技术领域
本发明涉及植物分根的技术领域，尤其涉及一种基于萌芽纸的植物分根装置及植物分根培养方法。
背景技术
植物的分根，即将植物根系分成两组或多组，从而实现对各组根系的差异化处理。这种方法被广泛应用于植物抗逆以及营养吸收等研究领域。对于须根系植物分根相对容易实现，然而对于直根系植物的分根则存在较多问题。1.如棉花是典型的直根系植物，由于主根的存在，其分根操作和装置则比较复杂；2.一种嫁接分根的方法则是将一个根系嫁接到另一个幼苗上使拥有了两个相对独立的根系，这对研究根系内不同部分间的信息交流带来不便；3.目前分根的方法多是在植物根系形态建成后再进行分根，因此无法对根系发育早期的分根处理效应进行研究；4.目前的植物分根的方法很难实现对根系形态实时的图像采集及基于软件的数据分析。因此，建立一个简单普适的，能够更准确反映根系内部交流情况的，便于根系图像采集和数据分析的分根培养方法十分必要。
发明内容
本发明的目的在于为克服现有技术中存在的上述不足，提供一种基于萌芽纸的植物分根装置及植物分根培养方法，该方法同时适用于须根系和直根系植物，可对根系发育早期的分根处理效应进行研究，同时实现对根系形态实时的图像采集及基于软件的数据分析。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种基于萌芽纸的植物分根装置，包括分根萌芽纸(1)和分根培养容器(5)。
优选的，所述分根萌芽纸(1)包括分根虚线(2)、易拉带(4)和分根岔口(3)；
所述分根培养容器(5)包括培养小室(6)和固苗壁(7)。
优选的，所述分根萌芽纸(1)的规格为宽10～15cm，高15～20cm；
所述分根虚线(2)位于分根萌芽纸(1)的中间部位，所述分根虚线(2)的规格为宽0.4～0.6cm，高10.5～12.5cm；
所述易拉带(4)折于分根萌芽纸(1)背面，所述易拉带(4)的规格为宽0.4～0.6cm，高5～6cm；
所述分根岔口(3)位于分根萌芽纸(1)底部与分根虚线(2)相连，所述分根岔口(3)的规格为宽0.8～1.2cm，高5～6cm。
优选的，所述分根培养容器(5)的规格为长14～18cm，宽6～10cm，高14～18cm；
所述培养小室(6)的规格为长6～10cm，宽3～5cm，高4～6cm；
所述固苗壁(7)的规格为长14～18cm，高14～18cm。
本发明还提供了一种使用植物分根装置的植物分根培养方法，包括以下步骤：
S1：将种子先用水浸泡，再静置培养进行催芽，待胚根长出2～3cm时移入水培盒；
S2：在水培盒中培养2～4d，直至子叶展开；
S3：将子叶展开，胚根完整的植物幼苗定植于植物分根装置上，保证胚根位于分根虚线内，再将分根萌芽纸的分根岔口置于分根培养容器中，培养小室中加有营养液；
S4：培养3～5d后，将易拉带沿着分根虚线拉开，截去部分并保留1～2cm主根，进行分根培养；
S5：分根培养11～13d后脱离纸基，将植物幼苗两侧根系分别置于分根培养容器的两个培养小室内继续按照S4中的培养条件进行培养。
优选的，所述步骤S1中，所述浸泡的时间为6～8h；
所述静置培养的温度为24～26℃，静置培养的时间为45～50h；
所述水培盒内包括带小孔的水培浮板，将胚根插入孔内，所述小孔的孔径为1～2mm。
优选的，所述步骤S3中，所述营养液的配方为：H3BO32～3g/L，MnSO4·H2O 1～2g/L，ZnSO4·7H2O 0.1～0.5g/L，CuSO4·5H2O 0.05～0.1g/L，(NH4)6Mo7O24·4H2O 0.01～0.03g/L，KNO350～52g/L，MgSO4·7H2O48～50g/L，KH2PO410～15g/L，NH4H2PO450～52g/L，EDTA-Na25～10g/L，FeSO4·7H2O 5～7g/L，Ca(NO3)2·4H2O 115～120g/L。
优选的，所述步骤S4中，所述培养的条件为：白天的温度为25～30℃，夜晚的温度为24～26℃，光照时长为13～15h，光照强度为7500～8500Lx，相对湿度为70～80％。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明方法同时适用于须根系和直根系植物，可对根系发育早期的分根处理效应进行研究，同时实现对根系形态实时的图像采集及基于软件的数据分析，能够更准确反映根系间交流情况。
附图说明
图1为分根萌芽纸的示意图；
图2为分根培养容器的示意图；
图3为分根萌芽纸的制作流程；
图4为使用植物分根装置的植物分根培养方法的操作流程；
图5为分根萌芽纸上根系的实时扫描图像；
图6为植物根系的扫描图像；
图7为脱离纸基后直接在分根培养容器中进行分根水培；
图中，1为分根萌芽纸，2为分根虚线，3为分根岔口，4为易拉带，5为分根培养容器，6为培养小室，7为固苗壁。
具体实施方式
本发明提供了一种基于萌芽纸的植物分根装置，包括分根萌芽纸(1)和分根培养容器(5)。
在本发明中，所述分根萌芽纸(1)优选包括分根虚线(2)、易拉带(4)和分根岔口(3)；
所述分根培养容器(5)优选包括培养小室(6)和固苗壁(7)。
在本发明中，所述分根萌芽纸(1)的规格优选为宽10～15cm，高15～20cm，进一步优选为宽12.5cm，高18cm；
所述分根虚线(2)优选位于分根萌芽纸(1)的中间部位，所述分根虚线(2)的规格优选为宽0.4～0.6cm，高10.5～12.5cm，进一步优选为宽0.5cm，高11.5cm；
所述易拉带(4)优选折于分根萌芽纸(1)背面，所述易拉带(4)的规格优选为宽0.4～0.6cm，高5～6cm，进一步优选为宽0.5cm，高5.5cm；
所述分根岔口(3)优选位于分根萌芽纸(1)底部与分根虚线(2)相连，所述分根岔口(3)的规格优选为宽0.8～1.2cm，高5～6cm，进一步优选为宽1cm，高5.5cm。
在本发明中，所述分根培养容器(5)的规格优选为长14～18cm，宽6～10cm，高14～18cm，进一步优选为长16cm，宽8cm，高16cm；
所述培养小室(6)的规格优选为长6～10cm，宽3～5cm，高4～6cm，进一步优选为长8cm，宽4cm，高5cm；
所述固苗壁(7)的规格优选为长14～18cm，高14～18cm，进一步优选为长16cm，高16cm。
本发明还提供了一种使用植物分根装置的植物分根培养方法，包括以下步骤：
S1：将种子先用水浸泡，再静置培养进行催芽，待胚根长出2～3cm时移入水培盒；
S2：在水培盒中培养2～4d，直至子叶展开；
S3：将子叶展开，胚根完整的植物幼苗定植于植物分根装置上，保证胚根位于分根虚线内，再将分根萌芽纸的分根岔口置于分根培养容器中，培养小室中加有营养液；
S4：培养3～5d后，将易拉带沿着分根虚线拉开，截去部分并保留1～2cm主根，进行分根培养；
S5：分根培养11～13d后脱离纸基，将植物幼苗两侧根系分别置于分根培养容器的两个培养小室内继续按照S4中的培养条件进行培养。
在本发明中，所述步骤S1中，所述浸泡的时间优选为6～8h，进一步优选为7h；
所述静置培养的温度优选为24～26℃，进一步优选为25℃，静置培养的时间优选为45～50h，进一步优选为48h；
待胚根长出2～3cm时移入水培盒，进一步优选为待胚根长出2.5cm时移入水培盒；
所述水培盒内优选包括带小孔的水培浮板，将胚根插入孔内，所述小孔的孔径优选为1～2mm，进一步优选为1.5mm。
在本发明中，所述步骤S2中，在水培盒中培养2～4d，进一步优选为在水培盒中培养3d。
在本发明中，所述步骤S3中，所述营养液的配方优选为：H3BO32～3g/L，MnSO4·H2O1～2g/L，ZnSO4·7H2O 0.1～0.5g/L，CuSO4·5H2O 0.05～0.1g/L，(NH4)6Mo7O24·4H2O 0.01～0.03g/L，KNO350～52g/L，MgSO4·7H2O48～50g/L，KH2PO410～15g/L，NH4H2PO450～52g/L，EDTA-Na25～10g/L，FeSO4·7H2O 5～7g/L，Ca(NO3)2·4H2O 115～120g/L，进一步优选为H3BO3 2.86g/L，MnSO4·H2O 1.18g/L，ZnSO4·7H2O 0.22g/L，CuSO4·5H2O 0.08g/L，(NH4)6Mo7O24·4H2O 0.02g/L，KNO350.55g/L，MgSO4·7H2O 49.294g/L，KH2PO413.609g/L，NH4H2PO451.7635g/L，EDTA-Na27.45g/L，FeSO4·7H2O5.57g/L，Ca(NO3)2·4H2O 118.075g/L。
在本发明中，所述步骤S4中，培养3～5d，优选培养4d，截去部分并保留1～2cm主根，进一步优选保留1.5cm主根，所述培养的条件优选为：白天的温度为25～30℃，夜晚的温度为24～26℃，光照时长为13～15h，光照强度为7500～8500Lx，相对湿度为70～80％，进一步优选为：白天的温度为28℃，夜晚的温度为25℃，光照时长为14h，光照强度为8000Lx，相对湿度为75％。
在本发明中，所述步骤S5中，分根培养11～13d后脱离纸基，优选分根培养12d后脱离纸基。
下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
以下实施例中分根萌芽纸的型号为CTG-38sLb，试验品种为棉花农大601。
所用基于萌芽纸的植物分根装置，包括分根萌芽纸和分根培养容器。
所用分根萌芽纸如图1所示，其具体制作流程如图3所示：
在宽12.5cm，高18cm的分根萌芽纸上用虚线裁切刀裁出两条分根虚线，所述分根虚线的宽为0.5cm，高为11.5cm；
用剪刀在分根萌芽纸上剪出易拉带，并折于分根萌芽纸背面，所述易拉带的宽为0.5cm，高为5.5cm；
用剪刀制作出分根岔口，所述分根岔口位于分根萌芽纸底部与分根虚线相连，所述分根岔口的宽为1cm，高为5.5cm；
将分根萌芽纸装入配套的塑料袋并剪去塑料袋封底，以便萌芽纸从分根培养容器中吸收水分。
所用分根培养容器如图2所示，包括培养小室和固苗壁，其中，分根培养容器的规格为长16cm，宽8cm，高16cm；培养小室的规格为长8cm，宽4cm，高5cm；固苗壁的规格为长16cm，高16cm。
一种使用上述植物分根装置的植物分根培养方法，如图4所示，包括以下步骤：
S1：取适量棉花种子于烧杯内，用自来水浸泡7h，将其移入湿润毛巾以催芽，放置25℃光照培养箱培养48h，待胚根长出2.5cm移入水培盒；所述水培盒包括带小孔的水培浮板，将胚根插入孔内，以便固定种子，所述小孔的孔径为1.5mm；
S2：在水培盒中培养3d，直至子叶展开；
S3：将子叶展开，胚根完整的棉花幼苗定植于植物分根装置上，保证胚根位于分根虚线内，再将分根萌芽纸的分根岔口置于分根培养容器中，培养小室中加有营养液，其中，营养液的配方为H3BO32.86g/L，MnSO4·H2O1.18g/L，ZnSO4·7H2O 0.22g/L，CuSO4·5H2O0.08g/L，(NH4)6Mo7O24·4H2O0.02g/L，KNO350.55g/L，MgSO4·7H2O 49.294g/L，KH2PO413.609g/L，NH4H2PO451.7635g/L，EDTA-Na27.45g/L，FeSO4·7H2O 5.57g/L，Ca(NO3)2·4H2O 118.075g/L；
S4：将棉花幼苗置于光照培养箱中培养，培养箱内昼夜温度分别为28/25℃，光照时长为14h，光照强度8000Lx，相对湿度75％，培养4d后，将易拉带沿着分根虚线拉开，截去部分并保留1.5cm主根，进行分根培养；按实验需要在分根培养容器的两个培养小室内施加不同的胁迫处理；本实验是在分根后对棉苗根系两侧分别进行不同浓度的NaCl胁迫处理，其中实验组的左/右侧根系分别为0mM/200mM，而两个对照组为0mM/0mM和100mM/100mM；实验过程中可实时对根系生长状况进行扫描以采集图像；
S5：分根培养12d后脱离纸基，将棉花幼苗两侧根系分别置于分根培养容器的两个培养小室内继续培养，如图7所示；
S6：棉苗长至三叶期时对植物幼苗根系形态进行实时图像采集，并进行图像分析，如图5和图6所示。
本发明方法同时适用于须根系和直根系植物，本发明方法不仅可简单有效地实现分根，而且最大限度地保留了根系的自然状态，使两侧根系在实现分根的同时还通过主根存在天然联系，这对于研究不均一胁迫条件下两侧根系协同响应胁迫的机理至关重要，因此相比于利用嫁接或其它的分根方法本发明具有明显优势；此外，本方法还可对根系发育早期的分根处理效应进行研究，同时实现对根系形态实时的图像采集及基于软件的数据分析，能够更准确反映根系间交流情况。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种基于萌芽纸的植物分根装置，其特征在于，包括分根萌芽纸(1)和分根培养容器(5)，所述分根萌芽纸(1)包括分根虚线(2)、易拉带(4)和分根岔口(3)；
所述分根培养容器(5)包括培养小室(6)和固苗壁(7)；
所述分根萌芽纸(1)的规格为宽10～15cm，高15～20cm；
所述分根虚线(2)位于分根萌芽纸(1)的中间部位，所述分根虚线(2)的规格为宽0.4～0.6cm，高10.5～12.5cm；
所述易拉带(4)折于分根萌芽纸(1)背面，所述易拉带(4)的规格为宽0.4～0.6cm，高5～6cm；
所述分根岔口(3)位于分根萌芽纸(1)底部与分根虚线(2)相连，所述分根岔口(3)的规格为宽0.8～1.2cm，高5～6cm；
所述分根培养容器(5)的规格为长14～18cm，宽6～10cm，高14～18cm；
所述培养小室(6)的规格为长6～10cm，宽3～5cm，高4～6cm；
所述固苗壁(7)的规格为长14～18cm，高14～18cm。
2.使用权利要求1所述的基于萌芽纸的植物分根装置的植物分根培养方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将种子先用水浸泡，再静置培养进行催芽，待胚根长出2～3cm时移入水培盒；
S2：在水培盒中培养2～4d，直至子叶展开；
S3：将子叶展开，胚根完整的植物幼苗定植于权利要求1所述植物分根装置上，保证胚根位于分根虚线内，再将分根萌芽纸的分根岔口置于分根培养容器中，培养小室中加有营养液；
S4：培养3～5d后，将易拉带沿着分根虚线拉开，截去部分并保留1～2cm主根，进行分根培养；
S5：分根培养11～13d后脱离纸基，将植物幼苗两侧根系分别置于分根培养容器的两个培养小室内继续按照S4中的培养条件进行培养。
3.根据权利要求2所述的一种植物分根培养方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述浸泡的时间为6～8h；
所述静置培养的温度为24～26℃，静置培养的时间为45～50h；
所述水培盒内包括带小孔的水培浮板，将胚根插入孔内，所述小孔的孔径为1～2mm。
4.根据权利要求3所述的一种植物分根培养方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述营养液的配方为：H3BO3 2～3g/L，MnSO4·H2O 1～2g/L，ZnSO4·7H2O 0.1～0.5g/L，CuSO4·5H2O 0.05～0.1g/L，(NH4)6Mo7O24·4H2O 0.01～0.03g/L，KNO3 50～52g/L，MgSO4·7H2O 48～50g/L，KH2PO4 10～15g/L，NH4H2PO4 50～52g/L，EDTA-Na2 5～10g/L，FeSO4·7H2O 5～7g/L，Ca(NO3)2·4H2O 115～120g/L。
5.根据权利要求4所述的一种植物分根培养方法，其特征在于，所述步骤S4中，所述培养的条件为：白天的温度为25～30℃，夜晚的温度为24～26℃，光照时长为13～15h，光照强度为7500～8500Lx，相对湿度为70～80％。
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